重稀土钆(Gd)提纯专用离心鼓风机技术详解:以C(Gd)1526-1.25型风机为例

作者：王军（139-7298-9387）

关键词：重稀土钆提纯、稀土矿选矿风机、C(Gd)1526-1.25离心鼓风机、风机配件与修理、工业气体输送、多级离心鼓风机技术

一、重稀土钆提纯工艺对鼓风机的特殊要求

重稀土（钇组稀土）中的钆(Gd)作为重要的战略性矿产资源，在永磁材料、核磁共振、磁致冷等领域具有不可替代的作用。钆的提纯工艺通常包括矿石破碎、磨矿、浮选、浸出、萃取等多个环节，其中浮选分离阶段对气体输送设备有着极为苛刻的要求。

在钆的浮选工艺中，鼓风机需要提供稳定、连续且参数精确的气流，以实现矿物颗粒的有效分离。气流不仅需要保持恒定的压力和流量，还必须考虑到浮选药剂可能产生的腐蚀性气体环境，以及工艺过程中可能出现的温湿度变化。此外，重稀土矿物的物理特性（如密度较大、颗粒较细）决定了所需气流参数与轻稀土或常见矿物有所不同，这就对鼓风机的设计提出了专门化的要求。

专门用于重稀土钆提纯的鼓风机必须满足以下核心条件：首先，能够提供中等压力（通常在1.2-2.0个大气压范围内）且流量稳定的气流；其次，具备良好的耐腐蚀性能以应对工艺气体中可能含有的化学物质；第三，运行平稳可靠，维护周期长，以保证连续生产的需要；第四，能效指标优良，降低钆提纯这一高能耗环节的生产成本；最后，风机的调节性能要能适应浮选工艺的参数变化。

基于这些特殊要求，各风机厂家开发了专门针对稀土提纯的系列产品，其中C(Gd)1526-1.25型多级离心鼓风机就是在这一背景下研发的典型设备。

二、C(Gd)1526-1.25型多级离心鼓风机详解

2.1 型号编码解读与技术参数

C(Gd)1526-1.25这一完整型号包含了该风机的系列归属、适用领域和主要性能参数：

值得注意的是，该型号中没有“/”符号，按照风机命名惯例，这表示进风口压力为标准大气压（1个大气压），即风机从常压环境中吸气。

2.2 结构特点与工作原理

C(Gd)1526-1.25型风机作为多级离心鼓风机，其核心结构由多个离心式叶轮串联在同一主轴构成。每个叶轮都安装于独立的扩压器内，气体每经过一级叶轮，其压力和速度就得到一次提升，同时扩压器将气体的动能转化为压力能。

该型号通常采用4-6级叶轮串联设计，每一级的增压比经过精确计算，确保整体效率最优。对于1.25个大气压的出口压力，采用5级叶轮是较为常见的设计方案，这样每级的平均增压比约为1.05，处于离心风机的高效区间。

主轴作为整个转子系统的核心，通常采用高强度合金钢整体锻造，经过精密加工和动平衡测试，确保在高速旋转下的稳定性和精度。轴承系统则根据重稀土提纯工艺连续运行的特点，多采用滑动轴承（轴瓦）设计，相比滚动轴承，滑动轴承在承载能力、寿命和阻尼特性方面更具优势，更适合长期连续运行的工业场景。

三、风机核心配件详解

3.1 转子总成系统

转子总成是离心鼓风机的“心脏”，C(Gd)1526-1.25型的转子系统经过专门优化：

叶轮：采用后弯式叶片设计，叶片数量、弯曲角度和出口宽度都经过CFD流场模拟和实际工况验证，确保在输送可能含有微量腐蚀性成分的工艺气体时，既能保持高效率，又减少磨损和腐蚀。叶轮材料通常选用双相不锈钢或特定牌号的不锈钢，在保证强度的同时提高耐腐蚀性。

主轴：作为传递动力的核心部件，采用42CrMo或同等强度等级的高强度合金钢，经过调质处理和精密磨削，表面硬度达到HRC45-50，确保在长期运行中抵抗微动磨损和疲劳损伤。主轴的直线度误差控制在0.01mm/m以内，动平衡等级达到G2.5级，确保高速运转时的稳定性。

平衡盘：在多级离心风机中，轴向推力是一个必须妥善处理的问题。C(Gd)1526-1.25型风机配备有液压自平衡式平衡盘，能够根据实际工况自动调整，将轴向位移控制在0.05mm以内，大大延长了推力轴承的使用寿命。

3.2 密封系统

密封系统对于保证风机效率、防止介质泄漏和外部杂质侵入至关重要，在稀土提纯这一对工艺洁净度有要求的应用中尤为重要：

气封：在叶轮与机壳之间、各级之间采用迷宫密封与蜂窝密封相结合的复合式气封。迷宫密封通过多道曲折间隙增加流动阻力减少泄漏；蜂窝密封则在转子可能发生微小偏移时仍能保持良好密封效果，两者结合使级间泄漏量减少30%以上。

碳环密封：在主轴穿过机壳的位置，采用分段式碳环密封。碳环材料具有自润滑特性，即使在干摩擦条件下也能保持良好的密封性能，同时允许主轴有微小的径向跳动而不损伤轴颈。C(Gd)1526-1.25型风机通常配置6-8道碳环密封，确保工艺气体不向外泄漏，也防止外部空气进入系统影响浮选工艺。

油封：在轴承箱与大气接触的部位，采用双唇口氟橡胶油封，配合甩油环设计，确保润滑油不泄漏，同时防止外部灰尘、湿气进入轴承箱。

3.3 轴承与轴承箱

轴瓦：作为滑动轴承的核心部件，采用巴氏合金（锡锑铜合金）衬层，这种材料具有良好的嵌入性和顺应性，即使有微小杂质进入润滑系统，也能被软质合金层嵌入，避免损伤主轴。轴瓦背面为铸钢壳体，确保结构强度。瓦块设计为可倾瓦式，能够根据载荷和转速自动调整角度，形成最佳油膜。

轴承箱：采用高强度铸铁整体铸造，箱体结构经过有限元分析优化，在保证刚性的同时减少振动传递。轴承箱内部设计有合理的油路系统，确保润滑油能够充分覆盖轴瓦表面，并将摩擦热带走。温度传感器和振动传感器安装位置经过精心设计，能够准确反映轴承实际运行状态。

四、风机维护与修理要点

4.1 日常维护规范

重稀土提纯生产线通常连续运行，因此C(Gd)1526-1.25型风机的维护工作必须系统化、规范化：

润滑系统维护：每周检查润滑油位，确保在视窗中位；每月取样化验润滑油，检测粘度变化、水分含量和金属颗粒浓度；每运行4000小时或6个月更换一次润滑油，清洗油过滤器。特别注意，如果工艺气体中含有可能冷凝的成分，需定期检查轴承箱呼吸器，防止水汽进入润滑系统。

振动监测：每日记录风机驱动端和非驱动端轴承的振动值，建立趋势图。对于多级离心风机，振动速度有效值不应超过4.5mm/s，位移峰值不应超过35μm。任何振动值超过基线30%的情况都需要分析原因。

温度监控：轴承温度应控制在65℃以下，温升不超过35℃。夏季环境温度较高时，可适当提高冷却水流量或改善通风条件。进出风口温差也是评估风机效率的重要指标，正常情况下每级温升应在8-15℃范围内。

4.2 定期检修内容

小修（每运行8000小时）：检查并紧固所有连接螺栓；清理进风口滤网和冷却器翅片；检查联轴器对中情况，调整偏差不超过0.03mm；检查碳环密封磨损情况，必要时调整弹簧预紧力；清理油路系统，更换细油滤芯。

中修（每运行24000小时）：除小修内容外，需打开机壳检查叶轮积垢情况，进行专业清洗；检查叶轮叶片磨损和腐蚀情况，测量叶轮与机壳间隙；检查主轴轴颈的圆度和表面粗糙度；检查轴瓦巴氏合金层磨损情况，测量顶间隙和侧间隙；检查所有密封件的磨损状态。

大修（每运行48000小时或根据状态监测结果）：全面拆解风机，检查所有部件。重点检查主轴有无疲劳裂纹（磁粉探伤）；叶轮做动平衡校验，不平衡量需小于2g；更换所有密封件；检查机壳流道有无腐蚀或磨损，必要时进行修复；轴承箱内部彻底清洗，检查油路是否畅通。

4.3 常见故障处理

振动异常增大：可能原因包括转子积垢不平衡、轴承磨损、对中不良、基础松动或叶轮损坏。处理步骤：首先检查对中和地脚螺栓；其次检查润滑油状况；如果问题仍存在，需停机检查转子和轴承。

轴承温度过高：可能原因包括润滑油不足或品质下降、冷却系统故障、轴承装配过紧或负载过大。处理措施：检查油位和油质；检查冷却水流量和温度；检查风机是否在超工况运行。

风量风压不足：可能原因包括滤网堵塞、密封磨损泄漏、转速下降或叶轮磨损。处理措施：检查进气系统阻力；检查各级间密封状态；检查电机转速和电压；检查叶轮磨损情况。

异常噪音：可能原因包括轴承损坏、转子与静止件摩擦、气动噪声或松动部件。处理措施：通过听音棒定位声源；检查轴承状态；检查内部间隙；紧固所有部件。

五、稀土提纯专用风机系列概览

除了C系列外，针对重稀土钆提纯的不同工艺环节和参数要求，还有多个专用系列可供选择：

“CF(Gd)”型系列专用浮选离心鼓风机：专门为浮选槽曝气设计，特别注重气流均匀性和气泡分散性，通常配备气体分布装置，确保浮选槽内气泡大小和分布最优化。

“CJ(Gd)”型系列专用浮选离心鼓风机：针对浸出工艺的氧化或搅拌需求设计，能够输送含氧量精确控制的气体，通常配备气体成分监测和调节系统。

“D(Gd)”型系列高速高压多级离心鼓风机：采用齿轮箱增速设计，转速可达15000-30000rpm，出口压力可达2.5-4.0个大气压，适用于需要较高气压的钆精矿深度处理环节。

“AI(Gd)”型系列单级悬臂加压风机：结构紧凑，占地面积小，适用于空间有限的改造项目或小型生产线，压力范围0.5-1.2个大气压。

“S(Gd)”型系列单级高速双支撑加压风机：采用高速电机直驱或齿轮增速，单级叶轮即可提供1.2-2.0个大气压的压力，效率高，维护相对简单。

“AII(Gd)”型系列单级双支撑加压风机：传统双支撑结构，可靠性高，适用于中等流量和压力的稳定工况，是钆提纯工艺中应用最广泛的单级风机类型。

六、工业气体输送的特殊考虑

重稀土钆提纯过程中，除了空气外，还可能使用多种工业气体，这对鼓风机的设计和材料选择提出了特殊要求：

空气：最常用的介质，但浮选车间空气中可能含有药剂蒸汽，需考虑材料的耐腐蚀性。C(Gd)1526-1.25型风机通常采用不锈钢流道部件应对此情况。

工业烟气：某些工艺可能利用烟道气中的二氧化碳，烟气中的硫分和水分需要特别考虑。输送烟气的风机需增加防腐涂层，并确保运行温度高于露点温度10℃以上。

二氧化碳(CO₂)：密度高于空气，分子量44，所需功率比输送空气时增加约50%。风机设计需重新计算气动参数，密封系统需特别加强，防止高浓度CO₂泄漏。

氮气(N₂)：惰性气体，用于创造无氧环境，密度与空气接近，输送参数可参考空气，但需确保密封绝对可靠，防止氧气渗入系统。

氧气(O₂)：强氧化性气体，所有与氧气接触的部件必须彻底脱脂，采用铜合金或不锈钢材料，防止油脂在高压氧环境下自燃。转速和间隙需严格控制，防止局部过热。

稀有气体（氦气He、氖气Ne、氩气Ar）：分子量差异大（氦4，氖20，氩40），对风机性能影响显著。输送氦气时，由于密度小，压缩功小但容易泄漏，需特殊密封；输送氩气时则需更大功率。

氢气(H₂)：密度极小，粘度低，极易泄漏且扩散速度快，爆炸范围宽。输送氢气的风机必须采用双端面机械密封或干气密封，防爆设计，并配备氢气泄漏检测系统。

混合无毒工业气体：需要根据具体成分计算混合气体的分子量、比热比、压缩因子等参数，重新校核风机性能曲线，确保在高效区运行。

针对不同气体，C(Gd)1526-1.25型风机可通过更换材料、调整密封形式和重新核定运行参数来适应。例如，输送氧气时，所有碳钢部件需更换为不锈钢或铜合金，润滑油系统需改为无油润滑或使用特殊相容的合成油；输送氢气时，则需加强密封系统，提高零部件加工精度，减少泄漏路径。

七、选型与运行优化建议

为钆提纯工艺选择鼓风机时，需综合考虑以下因素：

工艺参数匹配：首先确定所需流量和压力，考虑10-15%的设计余量，但避免过大造成能耗浪费。C(Gd)1526-1.25型风机适用于中等规模生产线，对于更大流量需求，可考虑并联运行或多台配置。

气体性质适应性：明确输送介质成分，特别是腐蚀性成分含量，选择合适的材料方案。对于混合气体，提供准确的成分比例和工况条件。

调节方式选择：钆提纯工艺可能需要根据矿石品位变化调整气量，可考虑变频调速、入口导叶调节或出口节流等调节方式。变频调速能效最高，但初期投资较大；入口导叶调节在部分负荷时效率较好，适合工况变化频繁的场合。

安装环境考虑：浮选车间通常湿度较大，可能有腐蚀性气体，电气部件需相应防护等级（通常不低于IP55）。振动和噪音要求也需提前明确，以便采取相应措施。

运行经济性评估：除初次投资外，需计算全生命周期成本，包括能耗、维护费用、备件成本和可能的停产损失。高效风机虽然初期投资较高，但长期运行可能更经济。

维护便利性：考虑车间维修空间、起重能力、备件获取周期等因素。C(Gd)1526-1.25型风机采用水平剖分式机壳，无需拆卸管路即可进行内部检修，这一设计大大减少了维护时间和难度。

八、结语

重稀土钆提纯作为高技术含量的工艺过程，对配套设备提出了专业化、精细化的要求。C(Gd)1526-1.25型多级离心鼓风机针对钆提纯工艺的特殊需求，在气动设计、材料选择、密封形式和可靠性方面都进行了专门优化，是钆浮选生产线稳定运行的关键设备之一。

正确选型、规范安装、科学维护和及时修理是保证风机长期高效运行的基础。随着稀土提纯技术的不断进步和对产品纯度要求的不断提高，鼓风机技术也将持续发展，向更高效率、更智能控制、更长使用寿命和更广泛气体适应性方向发展。

对于从事重稀土提纯的技术人员而言，深入理解鼓风机的工作原理、结构特点和维护要求，不仅能够确保设备稳定运行，更能通过优化操作参数提高整条生产线的技术经济指标，为我国稀土战略资源的有效开发利用提供坚实保障。

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